TW202212880A - 薄膜電光波導調變器裝置 - Google Patents

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Abstract

本案提供一種電光波導調變器裝置，其包括：基板上之晶種層，晶種層具有與晶種層表面對準的第一結晶學平面；電光通道，在晶種層上沿第一方向延伸並具有與晶種層之表面對準的第二結晶學平面；絕緣體層，在垂直於第一方向之第二方向上位於基板上之電光通道兩側；在電光通道及絕緣體層上之電極阻障層；以及在第二方向上延伸之一或多個電極。晶種層及絕緣體層各自包括折射率低於電光通道的材料。

Description

薄膜電光波導調變器裝置
本揭示案之實施例大體係關於電光裝置，且更確切而言，係關於整合在矽平台中之薄膜電光波導調變器裝置。
矽光子學已經成為用於高密度、低成本積體光子電路的一個平台，有著廣泛的應用。將諸如鈦酸鋇(BaTiO 3,BTO)等電光材料添加至矽光子中，可以使許多新型主動光子元件（如調變器及開關）降低功耗並提高運行速度。整合在矽平台上的電光元件，包括電光(electro-optical; EO)波導相位調變器，也可以為新興量子技術的關鍵元素，諸如使用單光子源及單光子偵測器之全光量子計算。
然而，可擴展及可複製之積體電光裝置之架構的發展仍然是近期量子技術發展的一個缺失要素。
本揭示案之實施例大體係關於一種電光波導調變器裝置。電光裝置包括基板上的晶種層，晶種層具有與晶種層的表面對準的第一結晶學平面；電光通道，在晶種層上沿第一方向延伸並具有與晶種層的表面對準的第二結晶學平面；絕緣體層，在垂直於第一方向之第二方向上位於基板上的電光通道兩側；在電光通道及絕緣體層上的電極阻障層；以及在第二方向上延伸的一或多個電極。晶種層及絕緣體層各自包括折射率低於電光通道的材料。
本揭示案之實施例還關於一種形成具有結晶學上對準表面之基板的方法。方法包括以下步驟：透過從離子束輔助沉積製程及脈衝雷射沉積製程中選擇的製程將晶種層沉積在基板上，並且退火所沉積之晶種層以使晶種層的第一結晶學平面與晶種層的表面對準。
本揭示案之實施例還關於一種形成電光波導調變器裝置之方法。方法包括以下步驟：透過從離子束輔助沉積製程及脈衝雷射沉積製程中選擇的製程將晶種層沉積在基板上，退火所沉積之晶種層以使晶種層的第一結晶學平面與晶種層的表面對準，在晶種層上沉積一層電光材料，退火所沉積之電光材料層以使電光材料層的第二結晶學平面與晶種層的表面對準，以及圖案化此電光材料層以在晶種層上形成沿第一方向延伸的電光通道。晶種層包括折射率低於電光通道的材料。
本揭示案之實施例大體係關於電光(EO)裝置，且更確切而言，係關於整合在矽平台中之薄膜電光(EO)波導調變器裝置。
在本文所描述之實施例中，整合在矽平台中之薄膜電光(EO)波導相位調變器具有高品質，其具有結晶學取向對準的EO材料，使得EO材料具有高電光係數（例如，勃克爾斯係數＞700 pm/V），從而具有對施加電場的高敏感性。由於EO材料及所沉積之晶種層的結晶學取向未對準，所以在高溫下藉由退火製程（諸如雷射退火製程）來執行EO材料與在基板上形成之底層晶種層的結晶學取向對準。當基板在用於預清潔基板之預清潔腔室與用於沉積EO材料及/或晶種層之製程腔室之間傳送時，在不破壞真空的情況下執行退火製程。
這種薄膜電極波導相位調變器可以根據用於調變入射光相位之施加電場的強度而具有不同的折射率，因此，當與光纖或單光子源及單光子偵測器組合時，其可作為下一代光通訊及量子技術的使能元件。
傳統上，電光(EO)元件在塊狀鈮酸鋰(LiNbO 3)單晶上製造，並且由於其能夠生長成大且高品質的單晶而與其他光學及電子元件結合。朝著矽上整合且緊湊光學系統的最新發展要求用具有更高電光係數之鐵電氧化物材料，諸如鈦酸鋇(BaTiO 3,BTO)，而不是LiNbO 3，製造及表徵薄膜光學及電光(EO)組件（例如，波導、源、調變器及偵測器）。在本文描述之實施例中，描述了在矽基平台上形成之薄膜電光(EO)波導相位調變器的實例。然而，本揭示案不限於在此特定應用中使用，並且可應用於其他薄膜電光(EO)組件。
第1圖為根據一或多個實施例之電光(EO)波導調變器100的示意圖。第2圖示出了根據一或多個實施例之用於製造EO波導調變器100的處理序列200的流程圖。用於在基板102上製造EO波導調變器100之處理序列200在基板處理系統中執行，諸如下面結合第3圖描述之群集工具300。
如本文所使用的，術語「基板」是指用作後續處理操作之基礎的材料層，並且包括將被設置用於在其上形成EO波導調變器100的表面。基板102可為(001)矽晶圓、氧化矽、應變矽、矽鍺、摻雜或未摻雜多晶矽、摻雜或未摻雜矽晶圓、圖案化或非圖案化晶圓絕緣體上矽(silicon on insulator; SOI)、碳摻雜氧化矽、氮化矽、磷化銦、鍺、砷化鎵、氮化鎵、石英、熔融石英、玻璃或藍寶石。此外，基板102不限於任何特定尺寸或形狀。基板102可為具有200 mm直徑、300 mm直徑或其他直徑（諸如450 mm）之圓形晶圓。基板102也可為任何多邊形、正方形、矩形、彎曲的或其他非圓形工件，諸如多邊形玻璃基板。
在處理序列200之方塊202中，在基板102之表面上製造EO波導調變器100之前，將基板102之表面預清潔以去除天然氧化物或其他污染源。例如，可在約24℃與約50℃之間的溫度下藉由使用稀氫氟酸(dHF)蝕刻溶液之濕式蝕刻製程來預清潔基板102。替代地，可以在預清潔腔室（諸如SICONI™腔室，可從加利福尼亞州聖克拉拉市之應用材料公司購得）中藉由蒸汽蝕刻製程來預清潔基板102。預清潔氣體可為氮氣(N 2)及氫氣(H 2)的混合物。吹掃氣體或載氣，如氬氣(Ar)，也可以添加至預清潔氣體混合物中。
EO波導調變器100包括形成於基板102上的晶種層104。晶種層104在X-Y平面上由氧化鎂（或氧化鎂，MgO）形成，並且在Z方向上之厚度在約0.25 nm與約15 nm之間。晶種層104經形成為具有平行於X-Y平面之(001)結晶學平面，X-Y平面與底層基板102之結晶學平面（例如，(001)矽晶圓）對準。在一些實施例中，晶種層104藉由物理氣相沉積(physical vapor deposition; PVD)製程在室溫下在預清潔基板102上沉積MgO而形成，物理氣相沉積(PVD)製程具有基於包括氬氣(Ar)及氧氣(O 2)之混合氣體的電漿，其中容納在PVD腔室中之靶材由MgO組成。在處理序列200之方塊204中，晶種層104由其他化學沉積製程形成，諸如化學氣相沉積(chemical vapor deposition; CVD)製程、金屬有機化學氣相沉積(metal organic chemical vapor deposition; MOCVD)、原子層沉積(atomic layer deposition; ALD)製程或分子束磊晶(molecular beam epitaxy; MBE)製程。然而，所沉積之晶種層104可包括具有不同尺寸及結晶學取向的多個微晶域，諸如體心立方(body-centered cubic; BCC)或面心立方(face-centered cubic; FCC)晶格結構的(200)、(220)及(222)，從而經進一步處理以使得晶種層104包括具有平行於X-Y平面之(001)結晶學平面的較大MgO微晶域。例如，可以透過離子束輔助沉積(ion beam assisted deposition; IBAD)製程將MgO進一步沉積在基板102上。在IBAD製程中，隨著MgO的沉積，MgO同時被高能（約300 eV及約2000 eV）離子束蝕刻，諸如氬離子(Ar +)或氧離子(O +)，這取決於MgO微晶之結晶學取向。當離子束以與晶種層104之表面（即X-Y平面）成45°角入射時，優先形成具有(001)結晶學平面（離子束平面外）及(101)結晶學平面（離子束平面內及平行於離子束平面）的微晶，同時去除具有其他平面的微晶。在一些實施例中，經由脈衝雷射沉積(pulsed laser deposition; PLD)製程形成晶種層104。
在處理序列200之方塊206中，可藉由雷射退火製程、快速熱退火(rapid thermal anneal; RTA)製程、爐退火製程或真空退火腔室中之退火製程，進一步退火晶種層104以從尚未與結晶學平面(001)對準的域中重建晶體結構。在雷射退火製程中，在含有氧氣(O 2)、氫氣(H 2)及氮氣(N 2)的大氣中用吹掃氣體或載氣（例如氬(Ar)）照射晶種層104的表面，在大氣壓力下，在約700°C與約1100°C之間的溫度下達約0.1秒與約24小時之間的持續時間。在RTA製程中，在含有氧氣(O 2)、氫氣(H 2)及氮氣(N 2)之大氣中，在高真空壓力下，在約200℃與約1000℃之間的溫度下，使用吹掃氣體或載氣（諸如氬氣），退火製程持續約0.1秒與約24小時之間的持續時間。退火製程可為在快速熱處理(rapid thermal processing; RTP)腔室中的爐退火，其中在含有氧氣(O 2)、氫氣(H 2)及氮氣(N 2)之大氣中在高真空下，用吹掃氣體或載氣（例如諸如氬氣(Ar)）將晶種層104加熱至約200℃與約1000℃之間的溫度達約0.1秒與約24小時之間的持續時間。退火製程可在真空退火或高壓腔室中，在約為1000°C之溫度下，使用吹掃氣體或載氣（諸如氬氣(Ar)），進行約5分鐘與90分鐘之間的持續時間。
在可與本文所描述之其他實施例組合的另一實施例中，重複方塊204中之沉積製程及方塊206中之退火製程，直到獲得具有具結晶學平面(001)之MgO微晶的期望域大小的晶種層104的期望厚度。
EO波導調變器100還包括在晶種層104之(001)結晶學平面上沿X方向形成的EO通道106。EO通道106限定了EO波導調變器100之波導區域。EO通道106由表現出勃克爾斯效應（也稱為線性EO效應）的材料形成，勃克爾斯效應改變與施加至材料之電場成比例的折射率。在一些實施例中，EO通道106由鈦酸鋇(BaTiO 3,BTO)形成，其中BTO的c軸取向為Z方向。在已知的材料中，塊狀BTO具有最大的勃克爾斯係數(＞1000 pm/V)。EO通道106在Y方向上之寬度在約4 nm與約500 nm之間，及在Z方向上之厚度在約100 nm與約300 nm之間。EO通道106藉由在晶種層104上形成BTO層並在晶種層104上圖案化BTO層來製造。在處理序列200之方塊208中，BTO層可以藉由沉積製程形成，諸如PVD製程、CVD製程或ALD製程，或者磊晶生長。在處理序列200之方塊210中，所沉積之BTO層可以經退火（基本上類似於方塊206中之退火製程），以形成在X-Y平面（即，沿Z軸之c軸）中具有(001)結晶學平面的BTO微晶域。在一些實施例中，EO通道106由鈦酸鍶鋇(BaO 4SrTi,BSTO)形成。在可與本文所描述之其他實施例組合的另一實施例中，重複方塊208中之沉積製程及方塊210中之退火製程，直到獲得具有結晶學平面(001)之BTO微晶的期望域大小的晶種層104的期望厚度。
在處理序列200之方塊212中，蝕刻BTO層連同底層晶種層104以形成EO通道106。
立方MgO（300k時a=4.2313Å）及四方BTO（300 k時a=3.992 Å，c=4.036 Å）之間的晶格失配很大。然而，MgO由於其低折射率（在1.55 μm波長處約1.7）及光學透明性而常被用作晶種層104。晶種層104將EO通道106與底層矽基板102光學分離，因為晶種層104之低折射率（即低於EO通道106的折射率，當在1.55 μm波長處不施加電場時，約為2.3）確保光在EO通道106內的Z方向上受限。
在一些實施例中，晶種層104由鈦酸鍶(SrTiO 3,STO)形成，以及EO通道106由鈦酸鑭(La 2Ti 2O 7,LTO)形成。
EO波導調變器100還包括在X方向上EO通道106兩側的基板102上的絕緣體層108。絕緣體層108可由具有低折射率之介電材料形成，諸如氧化矽（SiO 2，在1.55 μm波長處的折射率約1.4）、氮化矽（Si 3N 4，在1.55 μm波長處的折射率約2.0）、低k、超低k或極低k介電材料、SiCH、SiCNH、SiCONH、黑鑽石、多孔或氣隙材料。在處理序列200之方塊214中，絕緣體層108藉由以下步驟而形成：藉由沉積製程（諸如PVD製程、CVD製程或ALD製程）在晶種層104及EO通道106之暴露表面上沉積介電材料之毯覆層，以及隨後部分蝕刻或化學研磨介電材料之毯覆層，使得EO通道106被暴露並與絕緣體層108平坦化。
在EO通道106及絕緣體層108上，EO波導調變器100還包括電極阻障層110。電極阻障層110由選自氮化鉭(TaN)、氮化鈦(TiN)、鈦(Ti)及氧化鉭(Ta 2O 5)的材料形成。阻障層110在Z方向上之厚度在約0.25 nm與約15 nm之間。在處理序列200之方塊216中，電極阻障層110可由沉積製程形成，諸如PVD製程、CVD製程或ALD製程。
EO波導調變器100還包括在EO通道106的側面上形成之沿Y方向延伸的一或多個共面電極112。電極112由鎳(Ni)、鎢(W)、釕(Ru)、鋁(Al)、鉬(Mo)、銅(Cu)或鈷(Co)形成。每個電極112在Y方向上之寬度在約0.4 nm與約500 nm之間，並且在Z方向上之厚度在約1 nm與約1000 nm之間，例如，約100 nm。當向電極112施加DC或低頻電壓時，EO通道106之折射率改變，導致對傳播通過EO通道106之波導區域的光的相位進行調變。在處理序列200之方塊218中，電極112藉由以下步驟而形成：藉由沉積製程（諸如PVD製程、CVD製程或ALD製程）沉積諸如鎳(Ni)、鎢(W)、釕(Ru)、鋁(Al)、鉬(Mo)、銅(Cu)或鈷(Co)之金屬層，圖案化所沉積之金屬層。電極112可以進行退火，基本上類似於方塊206中之退火製程。
圖3示出了根據一或多個實施例製造EO波導調變器100的基板處理系統300。基板處理系統300之實例為ENDURA ®系統及Centura ®系統，該係統可從加利福尼亞州聖克拉拉的應用材料公司購得。替代地，也可以根據本揭示案修改其他基板處理系統。
基板處理系統300包括真空密封處理平台302、工廠介面304及控制器306。此外，基板處理系統300也可以被稱為群集工具或多腔室處理系統。
處理平台302包括一或多個處理腔室。例如，處理平台302可包括處理腔室308、310、312、314、316、318、320、322、324。此外，處理平台302包括一或多個傳送腔室。例如，如第3圖所示，處理平台302包括傳送腔室326、328。處理平台302還可以包括允許基板在傳送腔室之間轉移的一或多個通過腔室。例如，通過腔室330、332可允許基板在傳送腔室326與328之間轉移。
處理平台302還可以包括一或多個裝載閘腔室。例如，如圖3所示，處理平台302包括裝載閘腔室334、336。裝載閘腔室334、336可在將基板從工廠介面304傳送至傳送腔室326之前經抽空以在真空下操作。
工廠介面304包括一或多個停靠站338、一或多個工廠介面機器人340及填裝站342。停靠站338包括一或多個前開式晶圓傳送盒(front opening unified pod; FOUP) 344A、344B、344C、344D。工廠介面機器人340能夠進行由箭頭346所示的線性及旋轉運動。此外，工廠介面機器人340可以在FOUP 344A-D、裝載閘腔室334、336以及填裝站342之間傳送基板。可由工廠介面機器人340將基板從填裝站342傳送至裝載閘腔室334、336中的一或多個，以在處理平台302內處理基板。隨後，可從裝載閘腔室334、336將處理後的基板傳送至FOUP 344A-D中之一個。
傳送腔室326包括傳送機器人348。傳送機器人348將基板傳送往返裝載閘腔室334、336與處理腔室308、310、312、314之間，以及傳送往返裝載閘腔室334、336與通過腔室330之間。通過腔室330及332可用於維持真空條件，同時允許基板在處理平台302內在傳送腔室326與328之間傳送。傳送腔室328包括傳送機器人350。傳送機器人350在通過腔室330，332與處理腔室316、318、320、322、324之間傳送基板，以及在處理腔室316、318、320、320、322、324之間傳送基板。
處理腔室308、310、312、314、316、318、320、322、324可以以適合於處理基板之任何方式配置。例如，處理腔室308、310、312、314、316、318、320、322、324可經配置以沉積一或多個材料層並對基板應用一或多個清潔製程。
處理腔室（例如，處理腔室308、310、312、314）可經配置以在將基板傳送至另一處理腔室之前執行預清潔製程以從基板去除污染物及/或脫氣揮發性成分。處理腔室322可經配置以在基板上沉積一層或多層。此外，處理腔室324可經配置以在將基板傳送至一或多個處理腔室316、318、320、322之前將遮罩（例如，掩蔽遮罩）放置於基板上，並且在一或多個處理腔室316、318、320，322內進行處理之後從基板卸載遮罩。處理腔室316、318、320、322可經配置以使用沉積製程沉積材料，諸如化學氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)、金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)、電漿增強化學氣相沉積(plasma-enhanced  chemical  vapor  deposition; PECVD)及物理氣相沉積(PVD)（例如，濺射製程或蒸發製程）等。處理腔室316、318、320可為快速熱退火(RTA)腔室或快速熱處理(RTP)腔室，其可以在真空或接近真空壓力下退火基板。RTA腔室之實例為RADIANCE TM腔室，可從加利福尼亞州聖克拉拉的應用材料公司購得。替代地，處理腔室316、318、320可為能夠執行高溫CVD沉積、退火製程或原位沉積及退火製程的WⅹZ TM沉積腔室。
控制器306經配置以控制基板處理系統300之部件。控制器306可為任何合適的控制器，用於控制處理腔室308、310、312、314、316、318、320、322、324、傳送腔室326及328、通過腔室330、332以及工廠介面304中的一或多個的操作。例如，控制器306可經配置以控制傳送機器人348、傳送機器人350及工廠介面機器人340的操作。控制器306包括中央處理單元(central processing uni; CPU)352、記憶體354及支援電路356。CPU 352可為可在工業環境中使用的任何通用電腦處理器。支援電路356耦合至CPU 352，並且可以包括快取記憶體、時鐘電路、輸入/輸出子系統、電源等。軟體常式可儲存在記憶體354中。軟體常式可由CPU 352執行，並且因此適於使基板處理系統300內的各種部件執行本文所述方法中的一或多個。替代地，或者另外地，可以由第二CPU（未示出）執行一或多個軟體常式。第二CPU可為控制器306的一部分或者遠離控制器306。
一或多個處理腔室308、310、312、314、316、318、320、322、324、一或多個傳送腔室326及328、一或多個通過腔室330、332及/或工廠介面304可以具有經配置以控制本文揭示之方法的至少一部分的專用控制器（未示出）。專用控制器可被配置為類似於控制器306，並且可與控制器306耦合以同步基板處理系統300內之基板處理。
在本文描述之實施例中，整合在矽平台中之薄膜電光(EO)波導相位調變器具有高品質，其具有結晶學取向對準的電光材料。此種薄膜電極波導相位調變器在與光纖、或單光子源及單光子偵測器相結合時可以用作下一代光學通訊及量子技術的使能元件。
儘管前述內容針對本揭示案之實施例，但是可以在不脫離本揭示案之基本範圍的情況下設計本揭示案之其他及進一步的實施例，並且本揭示案之範圍由以下申請專利範圍確定。
100:EO波導調變器 102:基板 104:晶種層 106:EO通道 108:絕緣體層 110:電極阻障層 112:電極 200:處理順序 202:方塊 204:方塊 206:方塊 208:方塊 210:方塊 212:方塊 214:方塊 216:方塊 218:方塊 300:群集工具 302:真空密閉處理平台 304:工廠界面 306:控制器 308:處理腔室 310:處理腔室 312:處理腔室 314:處理腔室 316:處理腔室 318:處理腔室 320:處理腔室 322:處理腔室 324:處理腔室 326:傳送腔室 328:傳送腔室 330:通過腔室 332:通過腔室 334:裝載閘腔室 336:裝載閘腔室 338:插接站 340:工廠界面機器人 342:填裝站 344A:前開式晶圓傳送盒(FOUP) 344B:前開式晶圓傳送盒(FOUP) 344C:前開式晶圓傳送盒(FOUP) 344D:前開式晶圓傳送盒(FOUP) 346:箭頭 348:傳送機器人 350:傳送機器人 352:中央處理單元(CPU) 354:記憶體 356:支援電路 X:方向 Y:方向 Z:方向
為了能夠詳細理解本揭示案之上述特徵的方式，可以參考實施例來獲得上文簡要概述的本揭示案之更具體的描述，其中一些實施例在附圖中示出。然而，應當注意，附圖僅示出了示例性實施例，因此不應被視為限制其範圍，並且可以允許其他同樣有效的實施例。
第1圖為根據一個實施例之電光(EO)波導調變器的示意圖。
第2圖示出了根據一個實施例之用於製造EO波導的處理序列的流程圖。
第3圖為根據一個實施例之基板處理系統的示意圖。
為了便於理解，在可能的情況下，使用了相同的元件符號來表示附圖所共有的相同元件。可以設想，一個實施例之元件及特徵可以有益地併入其他實施例中，而無需進一步敘述。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100:EO波導調變器
102:基板
104:晶種層
106:EO通道
108:絕緣體層
110:電極阻障層
112:電極

Claims (20)

  1. 一種電光波導調變器裝置，包括： 一基板上之一晶種層，該晶種層具有與該晶種層之一表面對準的一第一結晶學平面； 一電光通道，在該晶種層上沿一第一方向延伸並且具有與該晶種層之該表面對準的一第二結晶學平面； 一絕緣體層，在垂直於該第一方向之一第二方向上位於該基板上之該電光通道兩側上； 一電極阻障層，在該電光通道及該絕緣體層上；以及 一或多個沿該第二方向延伸的電極，其中 該晶種層及該絕緣體層各自包括一折射率低於該電光通道之材料。
  2. 如請求項1所述之電光波導調變器裝置，其中該晶種層包括具有與該晶種層之該表面對準的(001)結晶學平面的氧化鎂(MgO)。
  3. 如請求項2所述之電光波導調變器裝置，其中該電光通道包括選自鈦酸鋇(BaTiO 3)及鈦酸鍶鋇(BaO 4SrTi,BSTO)之材料，該材料具有與該晶種層之該表面對準的(001)結晶學平面。
  4. 如請求項1所述之電光波導調變器裝置，其中該晶種層之厚度在約0.25 nm至約5 nm之間。
  5. 如請求項1所述之電光波導調變器裝置，其中該電光通道在該第二方向上之一寬度在約4 nm與約500 nm之間，一厚度在約100 nm與約300 nm之間。
  6. 如請求項1所述之電光波導調變器裝置，其中該種晶層包含鈦酸鍶(SrTiO 3)。
  7. 如請求項1所述之電光波導調變器裝置，其中該電光通道包含鈦酸鑭(La 2Ti 2O 7)。
  8. 一種形成具有一結晶學上對準面之一基板的方法，包括以下步驟： 透過從一離子束輔助沉積製程及一脈衝雷射沉積製程中選擇的一製程在一基板上沉積一晶種層；以及 對該沉積之晶種層進行退火以使該晶種層之一第一結晶學平面與該晶種層之一表面對準。
  9. 如請求項8所述之方法，其中該沉積之晶種層的退火包括一雷射退火製程。
  10. 如請求項8所述之方法，其中該晶種層包含氧化鎂(MgO)，氧化鎂(MgO)具有與該晶種層之該表面對準的(001)結晶學平面。
  11. 如請求項8所述之方法，其中該晶種層之一厚度在約0.25 nm與約5 nm之間。
  12. 一種形成一電光波導調變器裝置的方法，包括以下步驟： 透過選自一離子束輔助沉積製程及一脈衝雷射沉積製程的一製程在一基板上沉積一晶種層； 對該沉積之晶種層進行退火以使該晶種層之一第一結晶學平面與該晶種層之一表面對準； 在該晶種層上沉積一電光材料層； 對該沉積之電光材料層進行退火以使該電光材料層之一第二結晶學平面與該晶種層的該表面對準；以及 對該電光材料層及該晶種層進行圖案化以形成在該晶種層上沿一第一方向延伸的一電光通道，其中 該晶種層包括一折射率低於該電光通道的材料。
  13. 如請求項12所述之方法，其中 該對該沉積之晶種層進行退火之步驟包括一雷射退火製程，以及 該對該沉積之電光材料層進行退火之步驟包括一雷射退火製程。
  14. 如請求項12所述之方法，其中重複該沉積該晶種層之步驟及該對該沉積之晶種層進行退火之步驟。
  15. 如請求項12所述之方法，其中重複該沉積該電光材料層之步驟及該對該沉積之電光材料層進行退火之步驟。
  16. 如請求項12所述之方法，還包括以下步驟： 在該基板上沉積該晶種層之前，對該基板進行預清潔。
  17. 如請求項12所述之方法，還包括以下步驟： 在垂直於該第一方向之一第二方向上在該基板上的該電光通道的任一側上沉積一絕緣體層； 一電極阻障層，在該電光通道及該絕緣體層上；以及 一或多個電極，在該第二方向上延伸，其中 該晶種層及該絕緣體層各自包括一折射率低於該電光通道之材料。
  18. 如請求項12所述之方法，其中 該晶種層包括氧化鎂(MgO)，氧化鎂具有與該晶種層之該表面對準的(001)結晶學平面，以及 該電光通道包括選自鈦酸鋇(BaTiO 3)及鈦酸鍶鋇(BaO 4SrTi,BSTO)的材料，該材料具有與該晶種層之該表面對準的(001)結晶學平面。
  19. 如請求項12所述之方法，其中 該晶種層之一厚度在約0.25 nm與約5 nm之間，以及 該電光通道之一寬度在約4 nm與約500 nm之間，一厚度在約100 nm與約300 nm之間。
  20. 如請求項12所述之方法，其中 該晶種層包括鈦酸鍶(SrTiO 3)，及該電光通道包括鈦酸鑭(La 2Ti 2O z)。
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